intTypePromotion=3

Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu điều khiển mờ - Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab

Chia sẻ: Su Su | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:70

0
127
lượt xem
47
download

Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu điều khiển mờ - Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn tốt nghiệp "Nghiên cứu điều khiển mờ - Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab" nhằm trình bày các kiến thức cơ bản về logic mờ, ứng dụng vào trong kỹ thuật điều khiển. Xây dựng mô hình điều khiển mờ và mô phỏng hệ thống trên MatLab nhằm giúp sinh viên có tài liệu để tham khảo, dễ dàng tiếp cận ngành kỹ thuật mới này. Từ đó phát huy tính sáng tạo của sinh viên ứng dụng điều khiển mờ vào thực tiễn.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu điều khiển mờ - Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab

  1. Luận văn tốt nghiệp 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN MỜ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỜ  BẰNG MATLAB SVTH: NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Lớp: 95KĐĐ GVHD: NGUYỄN VIỆT HÙNG TP. HCM 3 – 2000 Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  2. Luận văn tốt nghiệp 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN MỜ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỜ  BẰNG MATLAB SVTH: NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Lớp: 95KĐĐ GVHD: NGUYỄN VIỆT HÙNG TP. HCM 3 – 2000 Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  3. Luận văn tốt nghiệp 3 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XàHỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP ­ TỰ DO ­ HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : NGUYỄN KIM HUY MSSV: 95101069 ĐẬU TRỌNG HIỂN MSSV:95101050 Lớp: 95KĐĐ Nghành: KT ĐIỆN ­ ĐIỆN TỬ 1. Tên đề tài:  Nghiên cứu điều khiển mờ Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 2. Các số liệu ban đầu: ............................................................................................................................... ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............. ............................................................................................................................................. ..................................................................................................................... ....................... ............................................................................................................................................. ............................................................................................................  3. Nội dung các phần thuyết minh tính toán: ............................................................................................................................... ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............. ............................................................................................................................................. ..................................................................................................................... ....................... ............................................................................................................................................. ............................................................................................................  4. Các bản vẽ: Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  4. Luận văn tốt nghiệp 4 ............................................................................................................................... ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............. ............................................................................................................................................. ..................................................................................................................... ....................... ............................................................................................................................................. ............................................................................................................  5. Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN VIỆT HÙNG 6. Ngày giao nhiệm vụ: 7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28/2/2000 Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ  môn Ngày     tháng     năm Chủ nhiệm bộ môn NGUYỄN VIỆT HÙNG Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  5. Luận văn tốt nghiệp 5 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ­­­­­ oOo ­­­­­ .......................................................................................................................... ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .......................................................................................................................................... Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  6. Luận văn tốt nghiệp 6 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ­­­­­ oOo ­­­­­ .......................................................................................................................... ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .......................................................................................................................................... Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  7. Luận văn tốt nghiệp 7 NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ­­­­­ oOo ­­­­­ .......................................................................................................................... ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .......................................................................................................................................... Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  8. Luận văn tốt nghiệp 8 PHẦN A GIỚI THIỆU Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  9. Luận văn tốt nghiệp 9 Lời mở đầu F uzzy logic đã trải qua một thời gian dài từ  khi lần đầu được quan tâm trong lĩnh  vực kỹ thuật khi được tiến sĩ Lotfi Zadeh định hướng vào năm 1965. Từ  đó, đề  tài đã là sự tập trung của nhiều nghiên cứu của các nhà toán học, khoa học và các   kỹ sư  ở khắp nơi trên thế giới. Nhưng có lẽ  là do ý nghĩa (fuzzy­mờ) cho nên fuzzy  logic đã không được chú ý nhiều ở tại đất nước đã khai sinh ra nó cho mãi đến thập  kỷ cuối (90). Hiện tại sự chú ý đến fuzzy logic được thể hiện ở những sản phẩm gia   dụng gần đây có sử dụng kỹ thuật fuzzy logic. Trong những năm gần đây, Nhật Bản  đã có hơn 1000 bằng sáng chế  về  kỹ  thuật fuzzy logic, và họ  đã thu được hàng tỉ  USD trong việc bán các sản phẩm có sử dụng kỹ thuật fuzzy logic   ở khắp nơi trên  thế giới. Sự kết hợp giữa fuzzy logic với mạng thần kinh và giải thuật di truyền làm cho   việc tạo nên hệ thống tự động nhận dạng là khả thi. Khi được tích hợp với khả năng   học hỏi của mạng thần kinh nhân tạo và giải thuật di truyền, năng lực suy luận của   một hệ  thống fuzzy đảm nhận vai trò điều khiển cho các sản phẩm thương mại và   các quá trình cho các hệ thống nhận dạng (hệ thống có thể học hỏi và suy luận). Trong sự   phát triển của khoa học và kỹ  thuật, điều khiển tự  động đóng một  vai trò quan trọng. Lĩnh vực này có mặt  ở  khắp mọi nơi, nó có trong các qui trình   công nghệ sản xuất hiện đại và ngay cả trong đời sống hàng ngày. Điều khiển mờ ra   đời với cơ sở lý thuyết là lý thuyết tập mờ (fuzzy set) và logic mờ  (fuzzy logic). Ưu   điểm cơ bản của kỹ thuật điều khiển mờ  là không cần biết trước đặc tính của đối   tượng một cách chính xác, khác với kỹ  thuật điều khiển kinh điển là hoàn toàn dựa  vào thông tin chính xác tuyệt đối mà trong nhiều  ứng dụng là không cần thiết hoặc  không thể có được. Với những ham muốn tìm hiểu một ngành kỹ thuật điều khiển mới mẻ, chúng   em thực hiện việc nghiên cứu lý thuyết mờ  và mô phỏng một hệ  thống điều khiển   mờ  trên máy tính bằng phần mềm MatLab. Vì thời gian bị  hạn chế  trong vòng 10  tuần lễ, và cũng do giới hạn đề  tài nên chắc chắn không tránh khỏi những hạn chế  và thiếu sót. Chúng em mong nhận được sự chỉ dẫn góp ý quý báu của các Thầy Cô   để đề tài được hoàn thiện hơn.  TP. HCM, tháng 2 năm 2000 Sinh viên thực hiện NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  10. Luận văn tốt nghiệp 10 Lời cảm tạ Chúng em xin chân thành cảm  ơn thầy  NGUYỄN VIỆT HÙNG – giáo viên hướng dẫn – người đã tận tình chỉ dạy cho chúng em trong suốt  thời gian thực hiện đề tài này. Chúng em xin chân thành cảm ơn quý THẦY CÔ – những người đã  từng giảng dạy cung cấp những kiến thức quý giá cho chúng em. Chúng em cũng bày tỏ lòng biết ơn đến thầy TRẦN SUM – người  bây giờ đã đi xa – đã bước đầu hướng dẫn chúng em. Nhóm sinh viên NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  11. Luận văn tốt nghiệp 11 PHẦN B NỘI DUNG Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  12. Luận văn tốt nghiệp 12 Chương I DẪN NHẬP I. Đặt vấn đề: Vào những năm đầu của thập kỷ  90, một ngành kỹ  thuật điều khiển mới đã   phát triển rất mạnh mẽ  và đã đem lại nhiều thành tựu bất ngờ  trong lĩnh vực điều  khiển, đó là điều khiển mờ. Ưu điểm cơ bản của điều khiển mờ so với các phương  pháp điều khiển kinh điển là có thể tổng hợp được bộ điều khiển mà không cần biết   trước đặc tính của đối tượng một cách chính xác. Ngành kỹ  thuật mới mẻ  này đã được  ứng dụng vào thực tiễn và đã đạt được   nhiều thành công. Ở Việt Nam, ngành kỹ thuật này chỉ mới ở bước đầu nghiên cứu.  Chính vì vậy chúng em thực hiện đề tài “Nghiên cứu điều khiển mờ. Mô phỏng hệ  thống điều khiển mờ  bằng MatLab” cũng nhằm mục đích tiếp cận được với ngành   kỹ thuật mới này. II. Giới hạn vấn đề: Do thời gian nghiên cứu thực hiện đề  tài chỉ  giới hạn trong vòng 10 tuần, đối  tượng nghiên cứu khá mới mẻ  đối với chúng em. Vì vậy đề  tài này chỉ  thực hiện   trong phạm vi như sau: ­ Khảo sát lý thuyết logic mờ. ­ Xây dựng mô hình vật lý và mô hình toán học của một hệ thống điều khiển  cụ thể: Hệ thống điều khiển tự  động nhiệt độ  dùng VXL 8 bit ứng dụng giải thuật   logic mờ. ­ Mô phỏng mô hình trong MatLab. III. Mục tiêu nghiên cứu: Trình bày các kiến thức cơ bản về logic mờ, ứng dụng vào trong kỹ thuật điều  khiển. Xây dựng mô hình điều khiển mờ  và mô phỏng hệ  thống trên MatLab nhằm   giúp sinh viên có tài liệu để tham khảo, dễ dàng tiếp cận ngành kỹ thuật mới này. Từ  đó phát huy tính sáng tạo của sinh viên ứng dụng điều khiển mờ vào thực tiễn. Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  13. Luận văn tốt nghiệp 13 IV. Nhiệm vụ thực hiện: Đề tài được thực hiện bởi nhiệm vụ được giao với bố cục như sau: A: Phần giới thiệu + Tựa đề tài + Nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp + Lời mở đầu + Nhận xét của giáo viên hướng dẫn + Nhận xét của giáo viên phản biện + Nhận xét của Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp + Cảm tạ + Mục lục B: Phần nội dung Chương I: Dẫn nhập Chương II: Lý thuyết điều khiển mờ Chương III: Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Chương IV: Kết luận C: Phần phụ lục V. Thể thức nghiên cứu: Thu nhập những nghiên cứu về logic mờ, tham khảo các tài liệu về điều khiển  mờ. Từ đó rút ra những ưu nhược điểm để vận dụng, phát huy, bổ sung phục vụ cho   đề tài của mình. Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  14. Luận văn tốt nghiệp 14 Chương II LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MỜ I. Giới thiệu về logic mờ: 1. Khái niệm về tập mờ: a. Định nghĩa: Tập mờ F xác định trên tập kinh điển M là một tập mà mỗi phần tử của nó là   một cặp các giá trị (x,  F(x)) trong đó x   M và  F là ánh xạ.  F: M   [0, 1] Ánh xạ   F  được gọi là  hàm liên thuộc  (hoặc hàm phụ  thuộc) của tập mờ  F.  Tập kinh điển M được gọi là cơ sở của tập mờ F. Sử dụng các hàm liên thuộc để tính độ phụ thuộc của một phần tử   x nào đó có  hai cách: tính trực tiếp (nếu  F(x) ở dạng công thức tường minh) hoặc tra bảng (nếu  F(x) ở dạng bảng). Các hàm liên thuộc  F(x) có dạng “trơn” được gọi là hàm liên thuộc kiểu S. Đối  với hàm liên thuộc kiểu S, do các công thức biểu diễn  F(x) có độ  phức tạp lớn nên  thời gian tính độ  phụ  thuộc cho một phần tử  lâu. Trong kỹ  thuật điều khiển mờ  thông thường, các hàm liên thuộc kiểu  S thường được thay gần đúng bằng một hàm  tuyến tính từng đoạn. Một hàm liên thuộc có dạng tuyến tính từng đoạn được gọi là hàm liên thuộc   có mức chuyển đổi tuyến tính. F (x) Hàm liên thuộc  F(x) có mức chuyển đổi  1 tuyến tính. 0 m1 m2 m3 m4 x Hàm liên thuộc  F(x) như  trên với m1 = m2 và m3 = m4 chính là hàm phụ thuộc  của một tập kinh điển. b. Độ cao, miền xác định và miền tin cậy của tập mờ: Độ cao của một tập mờ F (trên cơ sở M) là giá trị: H sup F ( x) x M Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  15. Luận văn tốt nghiệp 15 Một tập mờ với ít nhất một phần tử có độ  phụ  thuộc bằng 1 được gọi là tập   mờ  chính tắc tức là H = 1, ngược lại một tập mờ   F với H  0} Miền tin cậy của tập mờ  F (trên cơ sở  M), được ký hiệu bởi T là tập con của  M thỏa mãn: T = { x   M |  F(x) = 1} F (x) 1 Miền xác định và miền tin cậy  của một tập mờ. 0 x Miền tin cậy Miền xác định 2. Các phép toán trên tập mờ: a. Phép hợp: Hợp của hai tập mờ  A và B có cùng cơ sở  M là một tập mờ cũng xác định trên  cơ sở M với hàm liên thuộc: A B (x) = MAX{ A(x),  B(x)}, A (x) B (x) x Hàm liên thuộc của hợp hai tập mờ có cùng cơ sở. Có nhiều công thức khác nhau được dùng để  tính hàm liên thuộc   A B (x)  của  hợp hai tập mờ như: max{ A ( x), B ( x )} neáu min{ A ( x), B ( x)} 0 1.  A B ( x) , 1 neáu min{ A ( x), B ( x )} 0 Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  16. Luận văn tốt nghiệp 16 2.  A B (x) = min{1,  A(x) +   B(x)} (Phép hợp Lukasiewicz), A ( x) B ( x) 3.  A B ( x)  (Tổng Einstein), 1 A ( x) B ( x) 4.  A B (x) =   A(x) +  B(x) ­  A(x). B(x) (Tổng trực tiếp),... a) A (x) B (y) x y b) A (x, y) B (x, y) x x M   N M   N y y c) A B (x, y) x M   N Phép hợp hai tập mờ không cùng cơ sở: y a) Hàm liên thuộc của hai tập mờ A, B. b) Đưa hai tập mờ về chung một cơ sở  M    N. c) Hợp hai tập mờ trên cơ sở M   N. Có hai tập mờ  A (cơ  sở  M) và B (cơ  sở  N). Do hai cơ  sở  M và N độc lập với  nhau nên hàm liên thuộc  A(x), x    M của tập mờ  A  sẽ  không phụ  thuộc vào  N và  ngược lại  B(y), y   N của tập mờ  B cũng sẽ không phụ thuộc vào M. Điều này thể  hiện ở chỗ trên cơ sở mới là tập tích M   N hàm  A(x) phải là một mặt “cong” dọc  theo trục y và  B(y) là một mặt “cong” dọc theo trục  x. Tập mờ  A được định nghĩa  trên hai cơ sở M và M   N. Để phân biệt được chúng, ký hiệu A sẽ được dùng để chỉ  tập mờ A trên cơ sở M   N. Tương tự, ký hiệu B được dùng để chỉ tập mờ B trên cơ  sở M   N, với những ký hiệu đó thì: Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  17. Luận văn tốt nghiệp 17 A (x, y) =  A(x), với mọi y   N và B (x, y) =  B(y), với mọi x   M. Sau khi đã đưa được hai tập mờ   A, B về chung một cơ sở là M   N thành A và  B thì hàm liên thuộc  A B(x, y) của tập mờ A   B được xác định theo công thức (4). b. Phép giao: A B (x) (x) (x) A B Giao hai tập mờ cùng cơ sở. x Giao của hai tập mờ  A và B có cùng cơ sở  M là một tập mờ cũng xác định trên   cơ sở M với hàm liên thuộc: A B (x) = MIN{ A(x),  B(x)}, Trong công thức trên ký hiệu min được viết hoa thành MIN chỉ  để  biểu hiện   rằng phép tính lấy cực tiểu được thực hiện trên tập mờ. Bản chất phép tính không có  gì thay đổi. Có nhiều công thức khác nhau được dùng để  tính hàm liên thuộc   A B (x)  của  giao hai tập mờ như: min{ A ( x), B ( x )} neáu max{ A ( x), B ( x )} 1 1.  A B ( x) , 0 neáu max{ A ( x), B ( x )} 1 2.  A B (x) = max{0,  A(x) +  B(x) ­ 1} (Phép giao Lukasiewicz), 3.  (Tích Einstein), 4.  A B (x) = (x) B(x) A  (Tích đại số),... Công thức trên cũng áp dụng được cho hợp hai tập mờ không cùng cơ sở bằng  cách đưa cả hai tập mờ về chung một cơ sở là tích của hai cơ sở đã cho. Chẳng hạn có hai tập mờ  A định nghĩa trên cơ sở  M và B định nghĩa trên cơ sở  N. Do hai cơ sở M và N độc lập với nhau nên hàm liên thuộc  A(x), x   M của tập mờ  A sẽ không phụ thuộc vào N và ngược lại  B(y), y   N của tập mờ  B cũng sẽ không  phụ thuộc vào M. Trên cơ sở mới là tập tích M   N hàm  A(x) là một mặt “cong” dọc  theo trục y và  B(y) là một mặt “cong” dọc theo trục x. Tập mờ A (hoặc B) được định  nghĩa trên hai cơ sở M (hoặc N) và M   N. Để phân biệt, ký hiệu A (hoặc B) sẽ được  dùng để chỉ tập mờ A (hoặc B) trên cơ sở mới là M   N. Với những ký hiệu đó thì A (x, y) =  A(x), với mọi y   N và Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  18. Luận văn tốt nghiệp 18 B (x, y) =  B(y), với mọi x   M. A B (x, y) x M   N Phép giao hai tập mờ không cùng cơ sở. y c. Phép bù: Bù của tập mờ A có cơ sở M và hàm liên thuộc  A(x) là một tập mờ AC xác định  trên cùng cơ sở M với hàm liên thuộc: A c(x) = 1 ­  A(x). A (x) A c(x) 1 1 x x a) b) C Tập bù A  của tập mờ A. a) Hàm liên thuộc của tập mờ A. b) Hàm liên thuộc của tập mờ AC. 3. Luật hợp thành mờ: a. Mệnh đề hợp thành: Cho hai biến ngôn ngữ    và  . Nếu biến   nhận giá trị mờ A có hàm liên thuộc  A(x) và    nhận giá trị mờ B có hàm liên thuộc  B(y) thì hai biểu thức:  = A,  = B. được gọi là hai mệnh đề. Ký hiệu hai mệnh đề trên là p và ø q thì mệnh đề hợp thành p   q (từ  p suy ra  q), hoàn toàn tương ứng với luật điều khiển (mệnh đề hợp thành một điều kiện) NẾU   = A thì   = B, trong đó mệnh đề  p được gọi là mệnh đề điều kiện và q  là mệnh đề kết luận. Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  19. Luận văn tốt nghiệp 19 Mệnh đề  hợp thành trên là một ví dụ  đơn giản về  bộ  điều khiển mờ. Nó cho   phép từ một giá trị  đầu vào x0 hay cụ thể hơn là từ  độ  phụ thuộc  A(x0) đối với tập  mờ  A của giá trị  đầu vào x0 xác định được hệ số thỏa mãn mệnh đề  kết luận q của  giá trị đầu ra y. Biểu diễn hệ số thỏa mãn mệnh đề q của y như một tập mờ B’ cùng  cơ sở với B thì mệnh đề hợp thành chính là ánh xạ: A (x0)   B(y). b. Mô tả mệnh đề hợp thành: Ánh xạ   A(x0)   B(y) chỉ  ra rằng mệnh đề  hợp thành là một tập mà mỗi phụ  thuộc là một giá trị  ( A(x0),  B(y)), tức là mỗi phụ thuộc là một tập mờ. Mô tả mệnh  đề hợp thành p   q và các mệnh đề điều khiển p, kết luận q có quan hệ sau: p q p   q 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 nói cách khác: mệnh đề hợp thành p   q có giá trị logic của ~p  q, trong đó ~ chỉ phép  tính lấy giá trị logic ĐẢO và   chỉ phép tính logic HOẶC. Biểu thức tương đương cho hàm liên thuộc của mệnh đề hợp thành sẽ là A   B   MAX{1 ­  A(x),  B(y)} Hàm liên thuộc của mệnh đề hợp thành có cơ sở là tập tích hai tập cơ sở đã có.  Do có sự  mâu thuẫn rằng p   q luôn có giá trị đúng (giá trị  logic 1) khi p sai nên sự  chuyển đổi tương đương từ mệnh đề  hợp thành p   q kinh điển sang mệnh đề hợp  thành mờ A   B không áp dụng được trong kỹ thuật điều khiển mờ. Để khắc phục nhược điểm trên, có nhiều ý kiến khác nhau về nguyên tắc xây   dựng hàm liên thuộc  A B(x, y) cho mệnh đề hợp thành A   B như: 1.  A B (x, y) = MAX{MIN{ A(x),  B(y)},1 ­  A(x)} công thức Zadeh, 2.  A B (x, y) = MIN{1, 1 ­  A(x) +   B(y)} công thức Lukasiewicz, 3.  A B (x, y) = MAX{1 ­   A(x),  B(y)} công thức Kleene­Dienes, song nguyên tắc của Mamdani: “Độ phụ thuộc của kết luận không được lớn hơn độ   phụ  thuộc của điều kiện” là có tính thuyết phục nhất và hiện đang được sử  dụng   nhiều nhất để mô tả luật mệnh đề hợp thành mờ trong kỹ thuật điều khiển. Từ nguyên tắc của Mamdani có được các công thức xác định hàm liên thuộc sau  cho mệnh đề hợp thành A   B: 1.  A B (x, y) = MIN{ A(x),  B(y)} công thức MAX­MIN, Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            
  20. Luận văn tốt nghiệp 20 2.  A B (x, y) =  A(x). B(y) công thức MAX­PROD, Các công thức trên cho mệnh đề  hợp thành  A     B  được gọi là  quy tắc hợp   thành. c. Luật hợp thành mờ: * Luật hợp thành một điều kiện:  Luật hợp thành  MAX­MIN:     Luật hợp thành MAX­MIN là tên gọi mô hình (ma trận)  R của mệnh đề  hợp  thành A   B khi hàm liên thuộc  A B(x, y) của nó được xây dựng trên quy tắc MAX­ MIN. Trước tiên hai hàm liên thuộc  A(x) và  B(y) được rời rạc hóa với chu kỳ rời rạc  đủ nhỏ để không bị mất thông tin.  Tổng quát lên cho một giá trị rõ x0 bất kỳ: x0   X = {x1, x2, ..., xn} tại đầu vào, vector chuyển vị a sẽ có dạng: aT = (a1, a2, ..., an) trong đó chỉ có một phần tử   ai duy nhất có chỉ  số  i là chỉ số của x0 trong X có giá trị  bằng 1, các phần tử còn lại đều bằng 0. Hàm liên thuộc: n = (l1, l2, ..., ln) với  lk ai rki i 1 Để tránh sử  dụng thuật toán nhân ma trận của đại số  tuyến tính cho việc tính   B’(y) và cũng để  tăng tốc độ  xử  lý, phép tính nhân ma trận được thay bởi luật max­ min của Zadeh với max (phép lấy cực đại) thay vào vị trí phép nhân và min (phép lấy  cực tiểu) thay vào vị trí phép cộng như sau lk max min ai , rki 1 i n  Luật hợp thành  MAX­PROD:     Cũng giống như  với luật hợp thành MAX­MIN, ma trận R của luật hợp thành  MAX­PROD được xây dựng gồm các hàng là  m  giá trị  rời rạc của đầu ra   B’(y1),  B’(y2), ...,  B’(ym) cho n giá trị  rõ đầu vào x1, x2, ..., xn. Như  vậy, ma trận R sẽ  có  n  hàng và m cột. Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab            

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản